JP2007227896A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】レチクル上に様々なピッチで形成されるパターンをいずれも高い解像度で安定して転写しうる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、斜入射照明を用いた露光を行う工程では、輪帯状の第1の開口部22が形成され、第1の開口部の周辺に複数の第2の開口部24a1〜24a4が形成された開口絞り16を用いて露光を行う。
【選択図】 図2

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、斜入射照明を用いた半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の微細化に対する要求は絶え間なく続いており、近年では、半導体装置の製造プロセスで用いられる露光光源より波長の短い線幅のパターンを形成することが要求されている。
これに伴い、近時では、パターンを転写する際における解像度を向上するための様々な照明技術が提案されている。このような照明技術としては、例えば斜入射照明が提案されている。斜入射照明は、変形照明と輪帯照明とに大別される。変形照明の主な種類としては、例えば、照明系に設けられる開口絞りに2箇所の開口部が形成された2点照明(二重極照明)や、開口絞りに4箇所の開口部が形成された4点照明(四重極照明)が知られている。一方、輪帯照明は、照明系に設けられる開口絞りにリング状(輪帯状)の開口部が設けられたものである。輪帯照明における開口部の大きさは、外側のσ(アウタシグマ:σout)や内側のシグマσ(インナシグマ:σin)等により表される。図18は、従来の輪帯照明用の開口絞りを示す平面図である。図18における外側の輪郭は、開口絞りの有効領域の輪郭を示している。図18に示すように、輪帯照明絞りには、輪帯状の開口部122が形成されている。図19は、パターンのピッチと焦点深度(DOF:Depth Of Focus)との関係を示すグラフである。図19における横軸はパターンのピッチを示しており、図19における縦軸は焦点深度を示している。なお、図19における焦点深度は、露光寛容度(Exposure Latitude)を4%としたときの値である。
図19における●印は、図18に示す従来の輪帯照明絞り116を照明系に用いて露光を行った場合における焦点深度を示している。図19に●印で示すように、従来の輪帯照明絞りを用いて露光を行った場合には、パターンのピッチが300nm程度より大きい範囲では、必ずしも十分に深い焦点深度が得られない。
図20(a)は、ホール(穴)を形成するためのマスクパターンのレイアウトを示す平面図である。図20(a)における紙面左側は、ホールを形成するためのパターン118aがレチクル上に高密度に形成されている場合を示している。一方、図20(a)における紙面右側は、ホールを形成するためのパターン118bがレチクル上に孤立して形成されている場合を示している。
図20(b)は、CD−FOCUS(クリティカルディメンジョン−フォーカス)曲線を示すグラフ(その1)である。図20(b)における□印は、図20(a)における紙面左側の場合、即ち、ホールを形成するためのパターン118aが比較的高密度に形成されている場合のものである。また、図20(b)における○印は、図20(a)における紙面右側の場合、即ち、ホールを形成するためのパターン118bが孤立している場合のものである。このようなCD−FOCUS曲線を用いれば、焦点深度の変化がレジスト寸法に及ぼす影響を把握することが可能である。図20(b)における横軸は、パターンを露光する際におけるフォーカスのずれを示している。縦軸は、レジストに転写されたパターンの寸法を示しており、パターンの寸法が最大になったときを100として、かかる最大寸法に対する相対的なパターン寸法がプロットされている。上に凸の放物線の傾斜が比較的緩やかであることは、焦点深度(DOF:Depth Of Focus)は比較的広く、フォーカスマージンが比較的大きいことを意味する。一方、上に凸の放物線の傾斜が比較的急峻であることは、焦点深度が比較的狭く、フォーカスマージンが比較的狭いことを意味する。また、放物線の頂点にあたるフォーカス値のことをベストフォーカスといい、一般には、ベストフォーカスの際のレジスト寸法がもっとも大きくなる。一般に、焦点深度の深さを比較検討する際には、ベストフォーカスのときのレジスト寸法に対して90%以上となるフォーカス範囲を実効的な焦点深度として比較検討に用いられる。
図20(b)において○印で示すように、ホールを形成するためのパターン118bが孤立している場合には、フォーカスマージンがかなり狭くなっている。
フォーカスマージンをより大きくする技術として、輪帯照明絞りを用いた露光技術と補助パターン(SRAF:Sub-resolution Assist Feature)技術とを併用することが提案されている。
図21(a)は、焦点深度拡大のための補助パターン(アシストパターン)を設けた場合を示す平面図である。図21(b)は、CD−FOCUS曲線を示すグラフ(その2)である。図21(a)に示すように、ホールを形成するためのパターンの周囲には、焦点深度を拡大するためのパターン121が形成されている。
図21(b)における□印は、図20(b)における□印と同様のものである。即ち、図20(a)における紙面左側の場合、即ち、ホールを形成するためのパターン118aが比較的高密度に形成されている場合のものである。また、図21(b)における○印は、図20(b)における○印と同様のものである。即ち、図20(a)における紙面右側の場合、即ち、ホールを形成するためのパターン118bが孤立している場合のものである。図21(b)における△印は、図21(a)における場合、即ち、ホールを形成するためのパターン118cの周囲に補助パターン121を形成した場合のものである。
図21(b)から分かるように、補助パターン121を適宜設ければ(図21(a)参照)、ホールを形成するためのパターンが孤立している場合(図20(a)参照)と比較して、フォーカスマージンを大きくすることが可能となる。
また、図19における○印は、密な領域から疎な領域に亘って適宜補助パターンをレチクル上に形成した場合を示すグラフである。図19に○印で示すように、補助パターン技術を併用すれば、焦点深度を幾分深くすることが期待できる。
2002−122976号公報 2003−234285号公報
しかしながら、図19に○印で示すように、斜入射照明技術と補助パターン技術とを併用した場合であっても、例えばパターンのピッチが300nm〜600nm程度の範囲では必ずしも十分に深い焦点深度が得られない。このため、レチクル上に様々なピッチで形成されるパターンをいずれも高い解像度で転写する技術が待望されていた。
本発明の目的は、レチクル上に様々なピッチで形成されるパターンをいずれも高い解像度で安定して転写しうる半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の一観点によれば、斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、輪帯状の第1の開口部が形成され、前記第1の開口部の周辺に複数の第2の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の観点によれば、斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、中心部に輪帯状の第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;周辺部に複数の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の観点によれば、斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、第1の開口部が形成され、前記第1の開口部を囲むように輪帯状の第2の開口部が形成され、前記第2の開口部を囲むように輪帯状の第3の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の観点によれば、斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第2の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部が形成された第3の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンを比較的高い解像度で転写し得る輪帯状の第1の開口部と、比較的狭いピッチで配されたパターンを比較的高い解像度で転写しうる第2の開口部とが形成された開口絞りを用いて露光を行うため、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
また、本発明によれば、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンを比較的高い解像度で転写し得る輪帯状の第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて第1の露光を行い、また、比較的狭いピッチで配されたパターンを比較的高い解像度で転写しうる第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて第2の露光を行うため、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
また、本発明によれば、輪帯状の第1の開口部の外側に輪帯状の第3の開口部が更に形成された開口絞りを用いてパターンを転写するため、ホールを形成するためのパターンが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
また、本発明によれば、中心に円形状の第1の開口部が形成され、第1の開口部を囲むように輪帯状の第2の開口部が形成され、輪帯状の第2の開口部を囲むように輪帯状の第3の開口部が形成された開口絞りを用いてパターンを転写する。第1の開口部は、孤立パターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第2の開口部は、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口部は、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口部は、様々な方向に配列されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのにも寄与する。従って、本発明によれば、ホールを形成するためのパターンのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターンが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては安定してパターンを転写することができる。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を図1乃至図5を用いて説明する。図1は、本実施形態による半導体装置の製造方法で用いられる露光装置を示す概念図である。図2は、本実施形態による半導体装置の製造方法で用いられる開口絞りを示す平面図である。図3は、ハーフトーン型位相シフトマスクの原理を示す概念図である。図4は、パターンのピッチと焦点深度との関係を示すグラフである。図5は、輪帯照明絞りと四重極照明絞りとを示す平面図である。
まず、本実施形態による露光工程で用いられる露光装置を図1を用いて説明する。
図1に示すように、光源12としては、例えばArFエキシマレーザが用いられており、図1においては光源12が模式的に示されている。
光源12の下方には、光源12から発せられる光を同じ方向に揃えるためのフライアイ14が設けられている。
フライアイ14の下方には、開口絞り16が設けられている。
本実施形態で用いられる開口絞り16は、光軸上に開口部が位置しない開口絞り、即ち、斜入射照明用の開口絞り16である。即ち、本実施形態で用いられる開口絞り16は、図2に示すように、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成され、第1の開口部22の周辺に複数の第2の開口部24a1〜24a4が形成されたものである。第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout)及び内側のσ(インナシグマ:σin)は、図18に示す従来の輪帯照明絞りの開口部122の外側のσout及び内側のσinよりそれぞれ小さく設定されている。第2の開口部24a1〜24a4は、レチクル18の中心から四隅に向かう方向にそれぞれ対応するように、開口絞り16の4方に配されている。第2の開口部24a1〜24a4は、第2の開口部24a1〜24a4のうちの一部が、開口絞り16の有効領域(図2における最も外側の輪郭)の外側にはみ出すように配されている。なお、開口絞りの有効領域とは、実際に絞りとして機能しうる領域のことである。また、図2においては、開口絞りの有効領域を除く領域は図示されていないが、実際には、開口絞りの有効領域の外側は、一般的には遮光されている。
開口絞り16における各々の寸法は、例えば以下の通りとする。開口絞り16の有効領域の外径は、例えば1.0とする。第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout)の寸法は、例えば0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσ(インナシグマ:σin)の寸法は、例えば0.2〜0.3とする。開口絞り16の中心と第2の開口部24a1〜24a4の中心との間の距離は、例えば0.8〜0.9とする。なお、ここで示された寸法は、開口絞り16の有効領域の外径を1.0として規格化された値である。レチクル18のいずれかの側辺に平行な直線であって、開口絞り16の中心を通る直線(以下、中心線という)を基準とすると、開口部24a1〜24a4は、例えば以下のような方向に形成されている。例えば、開口絞り16の中心と開口部24a1の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16の中心線との為す角度θ1は、例えば45度に設定されている。また、開口絞り16の中心と開口部24a2の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16の中心線との為す角度θ2は、例えば135度に設定されている。また、開口絞り16の中心と開口部24a3の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16の中心線との為す角度θ3は、例えば225度に設定されている。また、開口絞り16の中心と開口部24a4の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16の中心線との為す角度θ4は、例えば315度に設定されている。
開口部22の面積S1と、開口部24a1〜24a4の面積の総和S2とは、ほぼ等しく設定されている。
また、開口部24a1〜24a4の直径は、開口部22の外側のσoutより小さく設定されている。
なお、各々の開口部24a1〜24a4の中心の位置Rは、露光に用いる光源の波長をλ、配置ピッチをPとすると、以下のように設定することが望ましい。
= sin−1{λ/[(√2)×P]}
なお、本実施形態においてこのような開口絞り16を用いている理由は、後に詳述することとする。
開口絞り16の下方には、例えばホール(穴)を形成するためのパターンが形成されたレチクル(フォトマスク)18が配される。
レチクル18としては、図3に示すように、例えば、石英乾板15にMoSi等の半透過性の金属薄膜パターン17が形成されたハーフトーン型位相シフトマスク18を用いる。
図3(a)は、ハーフトーン型位相シフトマスクの断面図を示しており、図3(b)は、レチクルを透過した光の強度分布を示している。図3(b)における太線は、ハーフトーン型位相シフトマスクを用いた場合の光強度分布を示しており、図3(b)における細線は、バイナリマスクを用いた場合の光強度分布を示している。
ハーフトーン型位相シフトマスク18は、半透過性の金属薄膜パターン17にわずかな光を透過がするとともに、開口部18aの光の位相が金属薄膜パターン17の部分に対して反転するため、各々の光が重なり合うエッジ部分の光強度が低下するマスクである。図3(b)において太線で示すように、開口部18aのエッジ部においては、半透過性の金属薄膜パターン17をわずかに透過した光と開口部18aを透過した光とが互いに打ち消しあうため、光強度分布としては低下する。従って、ハーフトーン型位相シフトマスク18は、高い解像度を得るためには有利である。
なお、レチクル18としては、例えば石英乾板上にクロム等の遮光膜より成るパターンが形成されたマスクであるバイナリマスクを用いてもよい。また、レチクル18として、特定の光が石英乾板を通過したときに光の位相が0度と180度になるような効果をもたせたレベンソン型位相ソフトマスクを用いてもよい。
レチクル18の下方には、投影レンズ19が配される。
投影レンズ19の下方には、半導体基板(半導体ウェハ)22が配される。
このような露光装置を用いて露光を行うと、レチクル18上に形成されたパターンが半導体基板20上に転写されることとなる。
本実施形態において図2に示すような開口絞り(Aperture)を用いるのは以下のような理由によるものである。
図4は、パターンのピッチと焦点深度との関係を示すグラフである。図4における横軸はパターンのピッチを示しており、図4における縦軸は焦点深度を示している。なお、図4に示す焦点深度は、露光寛容度(Exposure Latitude)が4%のときの値とした。
図4における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図4において●印で示すように、従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合には、パターンのピッチが300nm程度より大きくなると、必ずしも十分に深い焦点深度が得られない。
一方、図4における■印は、図5(a)に示すような輪帯照明絞り16eを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図5(a)と図18とを比較して分かるように、図5(a)における輪帯状の開口部22の内側のσinは図18における輪帯状の開口部122の内側のσinより小さく設定されている。また、図5(a)と図18とを比較して分かるように、図5(a)における輪帯状の開口部22の外側のσoutは図18における輪帯状の開口部122の外側のσoutより小さく設定されている。
図4における●印のプロットと■印のプロットとを比較して分かるように、輪帯照明絞りの内側のσin及び外側のσoutとを変化させることにより、パターンのピッチに対する焦点深度の特性が著しく異なったものとなることが分かる。
図4において■印で示すように、図5(a)に示すような輪帯照明絞り16eを用いて露光を行った場合には、パターンのピッチが300nm程度より大きい範囲においては比較的深い焦点深度が得られている。なお、図4において■印で示すように、図5(a)に示すような輪帯照明絞りを用いて露光を行った場合には、パターンのピッチが300nmより小さい範囲においては必ずしも十分に深い焦点深度が得られない。
図4における▲印は、図5(b)に示すような四重極照明絞り16fを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図4において▲印で示すように、図5(b)に示すような四重極照明絞り16fを用いて露光を行った場合には、パターンのピッチの増加に伴って焦点深度が急激に減少する。なお、図4において▲印で示すように、パターンのピッチが300nm程度より大きい範囲においては、必ずしも十分に深い焦点深度が得られない。
本願発明者らは鋭意検討した結果、図5(a)に示すような輪帯照明絞り16eの開口部22と、図5(b)に示すような四重極照明絞り16fの開口部24a1〜24a4とを組み合わせれば、両者の利点を用いることができ、様々なピッチにおいても深い焦点深度を実現し得ることに想到した。即ち、図5(a)に示すような開口絞り16の中心に対して四方に配された比較的小さい開口部24a1〜24a4は、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。一方、図5(b)に示すような輪帯状の開口部22は、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。
図4における○印は、図2に示すような開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図4において○印で示すように、パターンのピッチが増加するに伴って焦点深度はある程度減少するものの、パターンのピッチが300nmより大きい範囲においても十分に深い焦点深度が得られている。このことから、本実施形態によれば、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。図6は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図6(a)に示すように、半導体基板20を用意する。半導体基板20上には、層間絶縁膜32が形成されている。層間絶縁膜32上には、フォトレジスト膜34が形成されている。なお、フォトレジスト膜34の上層又は下層には反射防止膜を形成することもあるが、図6においては省略されている。
次に、図1及び図2を用いて上述した露光装置を用いて、レチクル18に形成されたパターンをフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン(アシストパターン)21を適宜形成してもよい。図7は、補助パターンが形成されたレチクルを示す平面図である。
図7に示すように、ホールを形成するためのパターン18aの周辺には、補助パターン21が形成されている。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図8を用いて説明する。図8は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第2の開口部24b1〜24b4が、いずれも開口絞り16aの有効領域の内側に配されていることに主な特徴がある。
図2に示す開口絞り16では、第2の開口部24a1〜24a4のうちの一部が開口絞り16の有効領域の外側にはみ出すように配されていたが、本変形例では、第2の開口部24b1〜24b4は、開口絞り16aの有効領域の内側に配されている。なお、開口絞りの有効領域とは、実際に絞りとして機能し得る領域のことである。
このように、第2の開口部24b1〜24b4は、開口絞り16aの有効領域の内側に配されていてもよい。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図9を用いて説明する。図9は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の開口部22の周辺に第3の開口部26a1〜26a4が更に形成されていることに主な特徴がある。
図9に示すように、第3の開口部26a1〜26a4は、第2の開口部24a1〜24a4の間にそれぞれ配されている。第3の開口部26a1〜26a4は、開口絞り16bの有効領域の内側に位置している。
換言すれば、本変形例では、輪帯状の開口部22の周辺に比較的小さい開口部24a1〜24a4、26a1〜26a4が八方に形成されていることに主な特徴がある。
このように、輪帯状の開口部22の周辺の八方に比較的小さい開口部24a1〜24a4、26a1〜26a4が形成された開口絞り16bを用いて露光を行ってもよい。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図10を用いて説明する。図10は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第3の開口部28a1〜28a4のうちの一部が輪帯状の開口部22内に位置していることに主な特徴がある。第3の開口部28a1〜28a4の直径は、第2の開口部24a1〜24a4の直径より小さく設定されている。
このように、第3の開口部28a1〜28a4のうちの一部が輪帯状の開口部22内に位置していてもよい。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その4))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その4)を図11を用いて説明する。図11は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第3の開口部30a1〜30a4の直径が第2の開口部24a1〜24a4の直径に対して極めて小さく形成されていることに主な特徴がある。第3の開口部30a1〜30a4の直径は例えば0.1〜0.2となっている。なお、ここで示された寸法は、開口絞り16の有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
このように、第3の開口部30a1〜30a4の直径を第2の開口部24a1〜24a4の直径より小さくしてもよい。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図1乃至図11に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、中心部に輪帯状の開口部22が形成された第1の開口絞り16eを用いて第1の露光を行った後に、開口絞りの中心部に対して四方に開口部24a1〜24a4が形成された第2の開口絞り16fを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図12(a)は、開口絞りの中心部に輪帯状の開口部22が形成された第1の開口絞り16eを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り16eは、中心部に輪帯状の開口部22が形成されたものである。図12(a)と図18とを比較して分かるように、図12(a)における輪帯状の開口部22の内側のσinは図18における輪帯状の開口部122の内側のσinより小さく設定されている。また、図12(a)と図18とを比較して分かるように、図12(a)における輪帯状の開口部22の外側のσoutは図18における輪帯状の開口部122の外側のσoutより小さく設定されている。
開口絞り16eにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。開口絞り16eの有効領域の外径は、例えば1.0とする。第1の開口部22の外側のσoutの寸法は、例えば0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσinの寸法は、例えば0.2〜0.3とする。なお、ここで示された寸法は、開口絞り16eの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
図12(b)は、中心部の周辺の四方に第2の開口部24a1〜24a4が形成された第2の開口絞り16fを示す平面図である。図12(b)に示す第2の開口絞り16fにおける第2の開口部24a1〜24a4の位置や形状等は、例えば、図2に示す開口絞り16における第2の開口部24a1〜24a4の位置や形状等と同様とする。
本実施形態による半導体装置の製造方法では、レチクル18上に形成されたパターンを、第1の開口絞り16eを用いて露光し、更に、第2の開口絞り16fを用いて露光する。本実施形態では、第1の開口絞り16eを用いた露光は、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。一方、第2の開口絞り16fを用いた露光は、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。従って、本実施形態によっても、第1実施形態において用いた開口絞り16を用いて露光する場合と同様の効果が得られ、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図13(a)に示すように、半導体基板20を用意する。半導体基板20上には、層間絶縁膜32が形成されている。層間絶縁膜32上には、フォトレジスト膜34が形成されている。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図12(a)に示す開口絞り16eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図12(b)に示す開口絞り16fを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図13(b)参照)。
次に、図13(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図13(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7は、補助パターンが形成されたレチクルを示す平面図である。
図7に示すように、ホールを形成するためのパターン18aの周辺には、補助パターン21が形成されている。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図13及び図14を用いて説明する。図14は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図14(b)に示すように、第2回目の露光において用いられる第2の開口絞り16gにおける開口部24b1〜24b4が、いずれも開口絞り16gの有効領域の内側に配されていることに主な特徴がある。
図12(b)に示す開口絞り16fでは、第2の開口部24a1〜24a4のうちの一部が開口絞り16fの有効領域の外側にはみ出すように配されていたが、本変形例では、図14(b)に示すように、第2の開口部24b1〜24b4は、開口絞り16gの有効領域の内側に配されている。なお、開口絞りの有効領域とは、実際に絞りとして機能し得る領域のことである。
このように、第2の開口部24b1〜24b4は、開口絞り16gの有効領域の内側に配されていてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図14(a)に示す開口絞り16eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図14(b)に示す開口絞り16gを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図13(b)参照)。なお、フォトレジスト膜34の上層又は下層に反射防止膜を形成することもあるが、図13においては反射防止膜は省略されている。
次に、図13(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図13(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図13及び図15を用いて説明する。図15は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図15(b)に示すように、第2回目の露光において用いられる第2の開口絞り16hにおいて、第2の開口部24a1〜24a4の間のそれぞれに第3の開口部26a1〜26a4が更にそれぞれ形成されていることに主な特徴がある。
図15(b)に示すように、第3の開口部26a1〜26a4は、第2の開口部24a1〜24a4の間にそれぞれ配されている。第3の開口部26a1〜26a4は、開口絞り16hの有効領域の内側に位置している。
換言すれば、本変形例では、輪帯状の開口部22の周辺に比較的小さい開口部24a1〜24a4、26a1〜26a4が八方に形成されていることに主な特徴がある。
このように、輪帯状の開口部22の周辺の八方に比較的小さい開口部24a1〜24a4、26a1〜26a4が形成された開口絞り16hを用いて露光を行ってもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図15(a)に示す開口絞り16eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。なお、フォトレジスト膜34の上層又は下層に反射防止膜を形成することもあるが、図13においては省略されている。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図15(b)に示す開口絞り16hを取付けレチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図13(b)参照)。
次に、図13(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図13(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図13及び図16を用いて説明する。図16は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第2回目の露光においても用いられる開口絞り16iにおいて、第3の開口部28a1〜28a4が比較的内側に形成されていることに主な特徴がある。
このように、第1回目の露光の際に用いられる開口絞り16eと第2回目の露光の際に用いられる開口絞り16iとを互いに重ね合わせた場合には、第3の開口部28a1〜28a4のうちの一部は輪帯状の開口部22内に位置する。
このように、第2回目の露光において用いられる開口絞り16iにおける第3の開口部28a1〜28a4が開口絞り16iの比較的中心側に位置していてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図16(a)に示す開口絞り16eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図16(b)に示す開口絞り16iを取付けレチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図13(b)参照)。
次に、図13(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図13(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その4))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その4)を図13及び図17を用いて説明する。図17は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第2回目の露光の際に用いられる開口絞り16jにおいて、第3の開口部30a1〜30a4の直径が第2の開口部24a1〜24a4の直径より小さく形成されていることに主な特徴がある。
このように、第3の開口部30a1〜30a4の直径を第2の開口部24a1〜24a4の直径より小さくしてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図13を用いて説明する。図13は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図17(a)に示す開口絞り16eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図17(b)に示す開口絞り16jを取付けレチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図13(b)参照)。
次に、図13(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図13(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、フォトレジスト膜32にホール(穴)のパターンが形成される。
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト膜32を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、パターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
なお、ここでは、ホールを形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
[第3実施形態]
第1及び第2実施形態による半導体装置の製造方法によれば、ホールを形成するためのパターンのピッチが様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定したパターンを転写することが可能となる。
図22は、パターンが正方格子状に配列されたレチクルを示す平面図である。図22において、d1は、互いに隣接するパターン18aの間隔、即ち、スペースの寸法を示している。
図23は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d1と焦点深度との関係を示すグラフである。図23における横軸はスペースの寸法d1を示しており、図23における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図23における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図23における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図23における○印は、図24に示すような通常の開口絞り124を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図24は、通常の開口絞りを示す平面図である。図24に示すように、開口絞り124には比較的大きな円形状の開口部126が形成されている。図23における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図23における●印のプロットと○印のプロットと□印のプロットとを比較して分かるように、図2に示すような開口絞り16を用いて露光を行った場合には、スペースの寸法d1が様々な値に設定されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することが可能である。
しかしながら、本願発明者が更に鋭意検討した結果、図2に示すような開口絞り16を用いて露光を行った場合には、ホールを形成するためのパターン18aがレチクル18の辺に対して斜め方向に配列されていると、焦点深度を十分に確保し得ない場合があることが分かった。
図25は、パターンが斜め方向に配列されたレチクルを示す平面図である。図25に示すパターンは、レチクル18の辺に対して45度の方向に配列されている。図25において、d2は、互いに隣接するパターンの間隔18a、即ち、スペースの寸法を示している。
図26は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d2と焦点深度との関係を示すグラフである。図26における横軸はスペースの寸法d2を示しており、図26における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図26における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図26における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図26における○印は、図24に示すような通常の開口絞り124を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図26における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図26における●印のプロットと○印のプロットと□印のプロットとを比較して分かるように、図2に示すような開口絞り16を用いて斜めに配列されたパターンを転写する場合には、必ずしも十分な焦点深度を得ることができない。
図2に示すような開口絞り16を用いて斜めに配列されたパターンを転写する場合に十分な焦点深度が得られないのは、開口絞り16の中心から45度、135度、225度及び315度の方向にそれぞれ配された第2の開口部24b1〜24b4が、正方格子状に配列されたパターンを転写する際には有利である一方、斜めに配列されたパターンを転写する際には不利であるためと考えられる。仮に、開口絞り16の中心から0度、90度、180度及び279度の方向に第2の開口部24b1〜b4をそれぞれ配した場合には、斜めに配列されたパターンを転写する際には有利となり、正方格子状に配列されたパターンを転写する際には不利になる。
本願発明者は、鋭意検討した結果、図27に示すように、輪帯状の第1の開口部22の外側に輪帯状の第3の開口部36を更に形成することに想到した。輪帯状の第1の開口部22の外側に形成される輪帯状の第3の開口部36は、第2の開口部24b1〜24b4のように特定の方向に配されるものではないため、様々な方向に配列されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与し得る。従って、輪帯状の第1の開口部22の外側に輪帯状の第3の開口部36が更に形成された開口絞り16kを用いてパターンを転写すれば、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することが可能となる。
本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図27を用いて説明する。図27は、本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図1乃至図17に示す第1実施形態又は第2実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図27に示すように、本実施形態で用いられる開口絞り16kは、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成され、第1の開口部22を囲むように輪帯状の第3の開口部36が形成され、第3の開口部36の周辺に複数の第2の開口部24b1〜24b4が形成されたものである。
第3の開口部の内側のσ(インナシグマ:σin(2))は、第1の開口部の外側のσ(アウタσ:σout(1))より大きく設定されている。換言すれば、第3の開口部36の内径は、第1の開口部22の外径より大きく設定されている。
第2の開口部24b1〜24b4は、開口絞り16kの有効領域の内側に配されている。
開口絞り16kにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り16kの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば、0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36の外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.55〜0.70とする。第3の開口部36の内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.75〜0.90とする。
開口絞り16kの中心と第2の開口部24b1〜24b4の中心との間の距離は、例えば、0.8〜0.9とする。第2の開口部24b1〜24b4のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36内に位置している。レチクル18のいずれかの辺に平行な直線であって、開口絞り16kの中心を通る直線(中心線)を基準とすると、開口部24b1〜24b4は、例えば以下のような方向に形成されている。例えば、開口絞り16kの中心と開口部24b1の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16kの中心線との為す角度は、例えば45度に設定されている。また、開口絞り16kの中心と開口部24b2の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16kの中心線との為す角度は、例えば135度に設定されている。また、開口絞り16kの中心と開口部24b3の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16kの中心線との為す角度は、例えば225度に設定されている。また、開口絞り16kの中心と開口部24b4の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16kの中心線との為す角度は、例えば315度に設定されている。
こうして、本実施形態による開口絞り16kが構成されている。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
まず、図6に示すように、層間絶縁膜32及びフォトレジスト膜34等が形成された半導体基板20を用意する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図27に示す開口絞り16kを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
図26における■印は、図27に示すような本実施形態による開口絞り16kを用いて斜めに配列されたパターン(図25参照)を転写した場合の焦点深度を示している。図26における□印のプロットと■印のプロットとを比較して分かるように、本実施形態による開口絞り16kを用いた場合には、ホールを形成するためのパターン18aが斜めに配列されている場合であっても、十分な焦点深度を確保することが可能となる。
また、図23における■印は、図27に示すような本実施形態による開口絞り16kを用いて正方格子状に配列されたパターン(図22参照)を転写した場合の焦点深度を示している。図23から分かるように、本実施形態による開口絞り16kを用いた場合には、ホールを形成するためのパターン18aが正方格子状に配列されている場合であっても、十分な焦点深度を確保し得る。
これらのことから、本実施形態による開口絞り16kを用いれば、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保し得ることが分かる。
このように、本実施形態によれば、輪帯状の第1の開口部22の外側に輪帯状の第3の開口部36が更に形成された開口絞り16kを用いてパターンを転写するため、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図28乃至図30を用いて説明する。図28は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図29は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。図30は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。
本変形例における半導体装置の製造方法は、図28に示すような開口絞り16lを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第3の開口部36aの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法及び内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法が図27に示す開口絞り16kの場合より小さく設定されており、第2の開口部24b1〜24b4が輪帯状の第3の開口部36a内に位置していない開口絞り16lを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
開口絞り16lにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り16lの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36aの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.55〜0.70とする。第3の開口部36aの内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.75〜0.90とする。
開口絞り16lの中心と第2の開口部24b1〜24b4の中心との間の距離は、例えば、0.80〜0.90とする。第2の開口部24b1〜24b4は、輪帯状の第3の開口部36aの外側に位置しており、第3の開口部36a内には位置していない。即ち、第2の開口部24b1〜24b4と輪帯状の第3の開口部36aとは、重なり合っていない。
こうして、本変形例による開口絞り16lが構成されている。
図29は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d1と焦点深度との関係を示すグラフである。図29における横軸はスペースの寸法d1を示しており、図29における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図29における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図29における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図29における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図29における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図29における○印は、図28に示すような開口絞り16l、即ち、本変形例による開口絞り16lを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図29から分かるように、本変形例による開口絞り16lを用いた場合にも、十分な焦点深度を確保することが可能である。
図30は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d2と焦点深度との関係を示すグラフである。図30における横軸はスペースの寸法d2を示しており、図30における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図30における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図30における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図30における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図30における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図30における○印は、図28に示すような開口絞り16l、即ち、本変形例による開口絞り16lを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図30から分かるように、本変形例による開口絞り16lを用いた場合にも、十分な焦点深度を確保することが可能である。
このように、本変形例によれば、第3実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することが可能となる。
(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図31乃至図33を用いて説明する。図31は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図32は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。図33は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図31に示すような開口絞り16mを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第3の開口部36bの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法及び内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法が図27に示す開口絞り16kの場合より大きく設定されており、第2の開口部24c1〜24c4が輪帯状の第3の開口部36bの内側に位置している開口絞り16mを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
開口絞り16mにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り16mの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば、0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36bの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.85〜0.95とする。第3の開口部36bの内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.75〜0.85とする。
開口絞り16mの中心と第2の開口部24c1〜24c4の中心との間の距離は、例えば、0.55〜0.70とする。第2の開口部24c1〜24c4は、輪帯状の第1の開口部22の外側に位置しており、かつ、輪帯状の第3の開口部36bの内側に位置している。
こうして、本変形例による開口絞り16mが構成されている。
図32は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d1と焦点深度との関係を示すグラフである。図32における横軸はスペースの寸法d1を示しており、図32における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図32における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図32における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図32における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図32における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図32における○印は、図31に示すような開口絞り16m、即ち、本変形例による開口絞り16mを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図32から分かるように、本変形例による開口絞り16mを用いた場合にも、十分な焦点深度を確保することが可能である。
図33は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d2と焦点深度との関係を示すグラフである。図33における横軸はスペースの寸法d2を示しており、図33における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図33における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図33における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図33における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図33における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図33における○印は、図31に示すような開口絞り16m、即ち、本変形例による開口絞り16mを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図33から分かるように、本変形例では、スペースの寸法d2が比較的小さい場合においては、図2に示す開口絞り16を用いた場合より、焦点深度を大きくすることが可能である。
このように、本変形例の場合にも、焦点深度を十分に確保することが可能であり、安定してパターンを転写することが可能である。
(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図34乃至図36を用いて説明する。図34は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図35は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。図36は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図34に示すような開口絞り16nを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第3の開口部36cの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法及び内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法が図27に示す開口絞り16kの場合より大きく設定されており、第2の開口部24c1〜24c4のうちの一部が輪帯状の第3の開口部36b内に位置している開口絞り16nを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
開口絞り16nにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り16nの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部22の外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば、0.4〜0.5とする。第1の開口部22の内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36cの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.8〜0.9とする。第3の開口部36cの内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.7〜0.8とする。
開口絞り16nの中心と第2の開口部24b1〜24b4の中心との間の距離は、例えば、0.8〜0.9とする。第2の開口部24b1〜24b4のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36c内に位置している。即ち、第2の開口部24b1〜24b4のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36cと重なり合っている。
こうして、本変形例による開口絞り16nが形成されている。
図35は、正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d1と焦点深度との関係を示すグラフである。図35における横軸はスペースの寸法d1を示しており、図35における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図35における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図35における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図35における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図35における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図35における○印は、図34に示すような開口絞り16n、即ち、本変形例による開口絞り16nを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図35から分かるように、本変形例による開口絞り16nを用いた場合にも、十分な焦点深度を確保することが可能である。
図36は、斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法d2と焦点深度との関係を示すグラフである。図36における横軸はスペースの寸法d2を示しており、図36における縦軸は規格化された焦点深度を示している。なお、図36における焦点深度は、露光寛容度が4%のときの値とした。図36における●印は、図18に示すような従来の輪帯照明絞り116を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図36における□印は、図2に示すような開口絞り16、即ち、第1実施形態による開口絞り16を用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図36における■印は、図27に示すような開口絞り16k、即ち、第3実施形態による開口絞り16kを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。図36における○印は、図34に示すような開口絞り16n、即ち、本変形例による開口絞り16nを用いて露光を行った場合の焦点深度を示している。
図36から分かるように、本変形例では、スペースの寸法d2が比較的小さい場合においては、図2に示す開口絞り16を用いた場合より、焦点深度を大きくすることが可能である。
このように、本変形例の場合にも、焦点深度を十分に確保することが可能であり、安定してパターンを転写することが可能である。
(変形例(その4))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その4)を図37を用いて説明する。図37は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図37に示すような開口絞り16pを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、第2の開口部24a1〜24a6が六方に形成された開口絞り16pを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
図37に示すように、第2の開口部24a1〜24a6が六方に形成されている。
レチクル18のいずれかの辺に平行な直線であって、開口絞り16oの中心を通る直線(中心線)を基準とすると、開口部24b1〜24b6は、例えば以下のような方向に形成されている。例えば、開口絞り16oの中心と開口部24b1の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば30度に設定されている。また、開口絞り16oの中心と開口部24b2の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば90度に設定されている。また、開口絞り16oの中心と開口部24b3の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば150度に設定されている。また、開口絞り16oの中心と開口部24b4の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば210度に設定されている。また、開口絞り16oの中心と開口部24b5の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば270度に設定されている。また、開口絞り16oの中心と開口部24b6の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16oの中心線との為す角度は、例えば330度に設定されている。
第2の開口部24b1〜24b6のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36内に位置している。即ち、第2の開口部24b1〜24b6のうちの一部と輪帯状の第3の開口部36とが重なり合っている。
本変形例によっても、第3実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することが可能である。
(変形例(その5))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その5)を図38を用いて説明する。図38は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図38に示すような開口絞り16pを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、第2の開口部24a1〜24a8が八方に形成された開口絞り16pを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
図38に示すように、第2の開口部24a1〜24a8が八方に形成されている。
レチクル18のいずれかの辺に平行な直線であって、開口絞り16pの中心を通る直線(中心線)を基準とすると、開口部24b1〜24b8は、例えば以下のような方向に形成されている。例えば、開口絞り16pの中心と開口部24b1の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば0度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b2の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば45度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b3の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば90度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b4の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば135度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b5の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば180度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b6の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば225度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b7の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば270度に設定されている。また、開口絞り16pの中心と開口部24b8の中心とを結ぶ線分と、開口絞り16pの中心線との為す角度は、例えば315度に設定されている。
第2の開口部24b1〜24b8のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36内に位置している。即ち、第2の開口部24b1〜24b8のうちの一部と輪帯状の第3の開口部36とが重なり合っている。
本変形例によっても、第3実施形態による半導体装置の製造方法と同様に、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することが可能である。
(変形例(その6))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その6)を図39を用いて説明する。図39は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、図39に示すような開口絞り16qを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本変形例による半導体装置の製造方法は、中心部に第4の開口部38が更に形成された開口絞り16qを用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
図39に示すように、開口絞り16qの中心部、即ち、輪帯状の第1の開口部22aの内側には、輪帯状の第1の開口部22aの内側のσ(インナシグマ:σin(1))より直径の小さい開口部38が形成されている。かかる開口部38は、他のパターンから孤立しているパターン、即ち、孤立パターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。
開口絞り16qにおける各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り16qの有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部22aの外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば、0.4〜0.5とする。第1の開口部22aの内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36dの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.8〜0.9とする。第3の開口部36dの内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.7〜0.8とする。
開口絞り16qの中心と第2の開口部24b1〜24b4の中心との間の距離は、例えば、0.8〜0.9とする。第2の開口部24b1〜24b4のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36d内に位置している。即ち、第2の開口部24b1〜24b4のうちの一部は、輪帯状の第3の開口部36dと重なり合っている。
第4の開口部38の直径は、例えば、0.1〜0.25とする。
こうして、本変形例による開口絞り16qが形成されている。
本変形例によれば、開口絞り16qの中心に開口部38が形成されているため、レチクル上に孤立パターンが存在している場合であっても、高い解像度でパターンを転写することが可能となる。
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図40を用いて説明する。図40は、本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図1乃至図39に示す第1実施形態乃至第3実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第1の開口部22が形成された第1の開口絞り16rを用いて第1の露光を行った後に、開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16sを用いて第2の露光を行い、その後、輪帯状の第3の開口部36が形成された第3の開口絞り16tを用いて第3の露光を行うことに主な特徴がある。
図40(a)は、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成された第1の開口絞り16rを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り16rは、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成されたものである。図40(a)に示す第1の開口絞り16rにおける第1の開口部22の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第1の開口部22の位置や形状等と同様とする。
図40(b)は、中心部の周辺の四方に第2の開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16sを示す平面図である。図40(b)に示す第2の開口絞り16sにおける第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等と同様とする。
図40(c)は、輪帯状の第3の開口部36が形成された第3の開口絞り16tを示す平面図である。図40(c)に示す第3の開口絞り16tにおける第3の開口部36の位置や形状は、図27に示す開口絞り16kにおける第3の開口部36の位置や形状と同様とする。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図40を用いて説明する。
まず、図6(a)に示すように、層間絶縁膜32及びフォトレジスト膜34等が形成された半導体基板20を用意する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図40(a)に示す開口絞り16rを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図40(b)に示す開口絞り16sを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図40(c)に示す開口絞り16tを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本実施形態による半導体装置の製造方法では、レチクル18上に形成されたパターンを、第1の開口絞り16rを用いて露光した後、第2の開口絞り16sを用いて露光し、この後、第3の開口絞り16tを用いて露光する。第1の開口絞り16rを用いた露光は、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第2の開口絞り16sを用いた露光は、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口絞り16tを用いた露光は、様々な方向に配列されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。従って、本実施形態によっても、第3実施形態において用いた開口絞り16kを用いて露光する場合と同様の効果が得られ、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図6及び図41を用いて説明する。図41は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第1の開口部22及び輪帯状の第3の開口部36が形成された第1の開口絞り16uを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16vを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図41(a)は、輪帯状の第1の開口部22及び輪帯状の第3の開口部が形成された第1の開口絞り16uを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り16uは、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成され、第1の開口部22を囲むように輪帯状の第3の開口部36が形成されたものである。図41(a)に示す第1の開口絞り16uにおける第1の開口部22及び第3の開口部36の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第1の開口部22及び第3の開口部36の位置や形状等と同様とする。
図41(b)は、中心部の周辺の四方に第2の開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16vを示す平面図である。図41(b)に示す第2の開口絞り16vにおける第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等と同様とする。
このように、輪帯状の第1の開口部22及び輪帯状の第3の開口部36が形成された第1の開口絞り16uを用いて第1の露光を行った後に、開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16vを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図41(a)に示す開口絞り16uを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図41(b)に示す開口絞り16uを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第3実施形態において用いた開口絞り16kを用いて露光する場合と同様の効果が得られ、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図6及び図42を用いて説明する。図42は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、輪帯状の第1の開口部22が形成された第1の開口絞り16wを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部24b1〜24b4及び輪帯状の第3の開口部36が形成された第2の開口絞り16xを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図42(a)は、輪帯状の第1の開口部22が形成された第1の開口絞り16wを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り16wは、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成されたものである。図42(a)に示す第1の開口絞り16wにおける第1の開口部22の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第1の開口部22の位置や形状等と同様とする。
図42(b)は、輪帯状の第3の開口部36が形成され、かかる第3の開口部36の周辺の四方に第2の開口部24b1〜24b4が形成された第2の開口絞り16xを示す平面図である。図42(b)に示す第2の開口絞り16xにおける第2の開口部24b1〜24b4及び第3の開口部36の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第2の開口部24b1〜24b4及び第3の開口部36の位置や形状等と同様とする。
このように、輪帯状の第1の開口部22が形成された第1の開口絞り16wを用いて第1の露光を行った後に、開口部24b1〜24b4及び輪帯状の第3の開口部36が形成された第2の開口絞り16xを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図42(a)に示す開口絞り16wを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図42(b)に示す開口絞り16xを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第3実施形態において用いた開口絞り16kを用いて露光する場合と同様の効果が得られ、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図6及び図43を用いて説明する。図43は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第1の開口部22及び第2の開口部24b1〜24b4が形成された第1の開口絞り16yを用いて第1の露光を行った後に、第3の開口部36が形成された第2の開口絞り16zを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図43(a)は、第1の開口部22及び第2の開口部24b1〜24b4が形成された第1の開口絞り16yを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り16yは、中心部に輪帯状の第1の開口部22が形成され、中心部の周辺の四方に第2の開口部24b1〜24b4が形成されたものである。図43(a)に示す第1の開口絞り16yにおける第1の開口部22及び第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第1の開口部22及び第2の開口部24b1〜24b4の位置や形状等と同様とする。
図43(b)は、輪帯状の第3の開口部36が形成された第2の開口絞り16zを示す平面図である。図43(b)に示す第2の開口絞り16zにおける第3の開口部36の位置や形状等は、図27に示す開口絞り16kにおける第3の開口部36の位置や形状等と同様とする。
このように、第1の開口部22及び第2の開口部24b1〜24b4が形成された第1の開口絞り16yを用いて第1の露光を行った後に、第3の開口部36が形成された第2の開口絞り16zを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図43(a)に示す開口絞り16wを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図43(b)に示す開口絞り16xを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
本変形例によっても、第3実施形態において用いた開口絞り16kを用いて露光する場合と同様の効果が得られ、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、安定してパターンを転写することができる。
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図44を用いて説明する。図44は、本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図1乃至図43に示す第1実施形態乃至第4実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、図44に示すような開口絞り40を用いてパターンを転写することに主な特徴がある。即ち、本実施形態による半導体装置の製造方法は、中心に円形状の第1の開口部38が形成され、第1の開口部38を囲むように輪帯状の第2の開口部22bが形成され、輪帯状の第2の開口部22bを囲むように輪帯状の第3の開口部36eが形成された開口絞り40を用いてパターンを転写することに主な特徴がある。
図44に示すように、開口絞り40の中心には円形状の第1の開口部38が形成されている。
第1の開口部38の周囲には、第1の開口部38を囲むように輪帯状の第2の開口部22bが形成されている。第2の開口部22bの内側のσ(インナシグマ:σin(1))は、第1の開口部38の直径より大きく設定されている。換言すれば、第2の開口部22bの内径は、第1の開口部38の外径より大きく設定されている。
第2の開口部22bの周囲には、第2の開口部22bを囲むように輪帯状の第3の開口部36eが形成されている。第3の開口部36eの内側のσ(インナシグマ:σin(2))は、第2の開口部22bの外側のσ(アウタσ:σout(1))より大きく設定されている。換言すれば、第3の開口部36eの内径は、第2の開口部22bの外径より大きく設定されている。
開口絞り40における各々の寸法は、例えば以下の通りとする。なお、ここで示す寸法は、開口絞り40の有効領域の外径を1.0として規格化された値である。
第1の開口部38の直径は、例えば、0.1〜0.25とする。
第2の開口部22bの外側のσ(アウタシグマ:σout(1))の寸法は、例えば、0.4〜0.5とする。第2の開口部38の内側のσ(インナシグマ:σin(1))の寸法は、例えば、0.2〜0.3とする。
第3の開口部36eの外側のσ(アウタシグマ:σout(2))の寸法は、例えば、0.8〜0.95とする。第3の開口部36eの内側のσ(インナシグマ:σin(2))の寸法は、例えば、0.7〜0.8とする。
こうして、本実施形態による開口絞り40が形成されている。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
まず、図6に示すように、層間絶縁膜32及びフォトレジスト膜34等が形成された半導体基板20を用意する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図44に示す開口絞り40を取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
このように、本実施形態による半導体装置の製造方法は、中心に円形状の第1の開口部38が形成され、第1の開口部38を囲むように輪帯状の第2の開口部22bが形成され、輪帯状の第2の開口部22bを囲むように輪帯状の第3の開口部36eが形成された開口絞り40を用いてパターンを転写する。第1の開口部38は、他のパターンから孤立しているパターン、即ち、孤立パターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第2の開口部22bは、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口部36eは、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口部36eは、様々な方向に配列されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのにも寄与する。従って、本実施形態によれば、ホールを形成するためのパターン18aのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては安定してパターンを転写することができる。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図45を用いて説明する。図45は、本実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。図1乃至図44に示す第1実施形態乃至第5実施形態による半導体装置の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による半導体装置の製造方法は、円形状の第1の開口部38が形成された第1の開口絞り40rを用いて第1の露光を行った後に、輪帯状の第2の開口部22bが形成された第2の開口絞り40bを用いて第2の露光を行い、その後、輪帯状の第3の開口部36eが形成された第3の開口絞り40cを用いて第3の露光を行うことに主な特徴がある。
図45(a)は、中心部に円形状の第1の開口部38が形成された第1の開口絞り40aを示す平面図である。本実施形態で用いられる第1の開口絞り40aは、中心部に円形状の第1の開口部38が形成されたものである。図45(a)に示す第1の開口絞り40aにおける第1の開口部38の位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第1の開口部38の位置や形状等と同様とする。
図45(b)は、輪帯状の第2の開口部22bが形成された第2の開口絞り40bを示す平面図である。図45(b)に示す第2の開口絞り40bにおける第2の開口部22bの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第2の開口部22bの位置や形状等と同様とする。
図45(c)は、輪帯状の第3の開口部36eが形成された第3の開口絞り40cを示す平面図である。図45(c)に示す第3の開口絞り40cにおける第3の開口部36eの位置や形状は、図44に示す開口絞り40における第3の開口部36eの位置や形状と同様とする。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6及び図45を用いて説明する。
まず、図6(a)に示すように、層間絶縁膜32及びフォトレジスト膜34等が形成された半導体基板20を用意する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図45(a)に示す開口絞り40aを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図45(b)に示す開口絞り40bを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図45(c)に示す開口絞り40cを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
このように、本実施形態による半導体装置の製造方法では、レチクル18上に形成されたパターンを、第1の開口絞り40aを用いて露光した後、第2の開口絞り40bを用いて露光し、この後、第3の開口絞り40cを用いて露光する。第1の開口絞り40aを用いた露光は、孤立パターンを比較的高い解像度で転写するのに寄与する。第2の開口絞り40bを用いた露光は、中程度のピッチから比較的大きいピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口絞り40cを用いた露光は、比較的狭いピッチで配されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのに寄与する。また、第3の開口絞り40cを用いた露光は、様々な方向に配列されたパターンが比較的高い解像度で転写されるのにも寄与する。従って、本実施形態によれば、第5実施形態において用いた開口絞り40を用いて露光する場合と同様の効果が得られる。即ち、本実施形態によれば、ホールを形成するためのパターン18aのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては、安定してパターンを転写することができる。
なお、ここでは、ホール(穴)を形成するためのパターン18aの周辺に補助パターンを設けるか否かについては特に明示しなかったが、図7に示すように、パターン18aの周囲に補助パターン21を適宜形成してもよい。図7に示すように補助パターンをレチクル上に設ければ、所望のパターンをより安定して形成することが可能となる。
(変形例(その1))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)を図6及び図46を用いて説明する。図46は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第1の開口部38及び第2の開口部22bが形成された第1の開口絞り40dを用いて第1の露光を行った後に、第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40eを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図46(a)は、第1の開口部38及び第2の開口部22bが形成された第1の開口絞り40dを示す平面図である。第1の開口絞り40dは、中心部に第1の開口部38が形成され、第1の開口部38を囲むように輪帯状の第2の開口部22bが形成されたものである。図46(a)に示す第1の開口絞り40dにおける第1の開口部38及び第2の開口部22bの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第1の開口部38及び第2の開口部22bの位置や形状等と同様とする。
図46(b)は、第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40eを示す平面図である。図46(b)に示す第2の開口絞り40eにおける第3の開口部36eの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第3の開口部36eの位置や形状等と同様とする。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図46(a)に示す開口絞り40dを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図46(b)に示す開口絞り40eを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
このように、第1の開口部38及び第2の開口部22bが形成された第1の開口絞り40aを用いて第1の露光を行った後に、第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40eを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
本変形例によっても、第5実施形態において用いた開口絞り40を用いて露光する場合と同様の効果が得られる。従って、本変形例によれば、ホールを形成するためのパターン18aのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては安定してパターンを転写することができる。
(変形例(その2))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)を図6及び図47を用いて説明する。図47は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第1の開口部38が形成された第1の開口絞り40fを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部22b及び第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40gを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図47(a)は、第1の開口部38が形成された第1の開口絞り40fを示す平面図である。第1の開口絞り40fは、中心部に第1の開口部38が形成されたものである。図47(a)に示す第1の開口絞り40fにおける第1の開口部38の位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第1の開口部38の位置や形状等と同様とする。
図47(b)は、第2の開口部22b及び第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40gを示す平面図である。図47(b)に示す第2の開口絞り40gにおける第2の開口部22b及び第3の開口部36eの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第2の開口部22b及び第3の開口部36eの位置や形状等と同様とする。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図47(a)に示す開口絞り40fを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図47(b)に示す開口絞り40gを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
このように、第1の開口部38が形成された第1の開口絞り40fを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部22b及び第3の開口部36eが形成された第2の開口絞り40gを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
本変形例によっても、第5実施形態において用いた開口絞り40を用いて露光する場合と同様の効果が得られる。従って、本変形例によれば、ホールを形成するためのパターン18aのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては安定してパターンを転写することができる。
(変形例(その3))
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)を図6及び図48を用いて説明する。図48は、本変形例による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
本変形例による半導体装置の製造方法は、第1の開口部38及び第3の開口部36eが形成された第1の開口絞り40hを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部22bが形成された第2の開口絞り40iを用いて第2の露光を行うことに主な特徴がある。
図48(a)は、第1の開口部38及び第3の開口部36eが形成された第1の開口絞り40hを示す平面図である。第1の開口絞り40hは、第1の開口部38と第3の開口部36eとが形成されたものである。図48(a)に示す第1の開口絞り40hにおける第1の開口部38及び第3の開口部36eの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第1の開口部38及び第3の開口部36eの位置や形状等と同様とする。
図48(b)は、第2の開口部22bが形成された第2の開口絞り40iを示す平面図である。図48(b)に示す第2の開口絞り40iにおける第2の開口部22bの位置や形状等は、図44に示す開口絞り40における第2の開口部22bの位置や形状等と同様とする。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法を図6を用いて説明する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図47(a)に示す開口絞り40hを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する。
次に、図1を用いて上述した露光装置に、図47(b)に示す開口絞り40iを取付け、レチクル18に形成されたパターンを、半導体基板20上のフォトレジスト膜34に転写する(図6(b)参照)。
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト膜34を現像する。
次に、図6(d)に示すように、フォトレジスト膜34をマスクとして層間絶縁膜32をエッチングする。こうして、層間絶縁膜32にホール(穴)等のパターンが形成される。
次に、図6(e)に示すように、フォトレジスト膜34を剥離する。
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
このように、第1の開口部38及び第3の開口部36eが形成された第1の開口絞り40hを用いて第1の露光を行った後に、第2の開口部22bが形成された第2の開口絞り40iを用いて第2の露光を行うようにしてもよい。
本変形例によっても、第5実施形態において用いた開口絞り40を用いて露光する場合と同様の効果が得られる。従って、本変形例によれば、ホールを形成するためのパターン18aのピッチが様々な値に設定されており、ホールを形成するためのパターン18aが様々な方向に配列されている場合であっても、焦点深度を十分に確保することができ、ひいては安定してパターンを転写することができる。
[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、第2実施形態では、第1回目の露光において図12(a)に示す開口絞り16eを用い、第2回目の露光において図12(b)に示す開口絞り16fを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図12(b)に示す開口絞り16fを用い、第2回目の露光において図12(a)に示す開口絞り16eを用いてもよい。
また、第2実施形態の変形例(その1)では、第1回目の露光において図14(a)に示す開口絞り16eを用い、第2回目の露光において図14(b)に示す開口絞り16gを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図14(b)に示す開口絞り16gを用い、第2回目の露光において図14(a)に示す開口絞り16eを用いてもよい。
また、第2実施形態の変形例(その2)では、第1回目の露光において図15(a)に示す開口絞り16eを用い、第2回目の露光において図15(b)に示す開口絞り16hを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図15(b)に示す開口絞り16hを用い、第2回目の露光において図15(a)に示す開口絞り16eを用いてもよい。
また、第2実施形態の変形例(その3)では、第1回目の露光において図16(a)に示す開口絞り16eを用い、第2回目の露光において図16(b)に示す開口絞り16iを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図16(b)に示す開口絞り16iを用い、第2回目の露光において図16(a)に示す開口絞り16eを用いてもよい。
また、第2実施形態の変形例(その4)では、第1回目の露光において図17(a)に示す開口絞り16eを用い、第2回目の露光において図17(b)に示す開口絞り16jを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図17(b)に示す開口絞り16jを用い、第2回目の露光において図17(a)に示す開口絞り16eを用いてもよい。
また、第4実施形態では、第1回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用い、第2回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用い、第3回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用い、第2回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用い、第3回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用いてもよい。また、第1回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用い、第2回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用い、第3回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用いてもよい。また、第1回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用い、第2回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用い、第3回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用いてもよい。また、第1回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用い、第2回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用い、第3回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用いてもよい。また、第1回目の露光において図40(c)に示す開口絞り16tを用い、第2回目の露光において図40(b)に示す開口絞り16sを用い、第3回目の露光において図40(a)に示す開口絞り16rを用いてもよい。
また、第4実施形態では、開口絞り16k(図27参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16kの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16sに形成し、開口絞り16kの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16tに形成する場合を例に説明したが、開口絞り16l(図28参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16lの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16sに形成し、開口絞り16lの開口部36aと同様の開口部36aを開口絞り16tに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16m(図31参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16mの開口部24c1〜24c4と同様の開口部24c1〜24c4を開口絞り16sに形成し、開口絞り16mの開口部36bと同様の開口部36bを開口絞り16tに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16n(図34参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16nの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16sに形成し、開口絞り16nの開口部36cと同様の開口部36cを開口絞り16tに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16o(図37参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16oの開口部24b1〜24b6と同様の開口部24b1〜24b6を開口絞り16sに形成し、開口絞り16oの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16tに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16p(図38参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16rに形成し、開口絞り16pの開口部24b1〜24b8と同様の開口部24b1〜24b8を開口絞り16pに形成し、開口絞り16pの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16tに形成するようにしてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その1)では、第1回目の露光において図41(a)に示す開口絞り16uを用い、第2回目の露光において図41(b)に示す開口絞り16vを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図41(b)に示す開口絞り16vを用い、第2回目の露光において図41(a)に示す開口絞り16uを用いてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その1)では、開口絞り16k(図27参照)の開口部22、36と同様の開口部22、36を開口絞り16uに形成し、開口絞り16kの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16vに形成する場合を例に説明したが、開口絞り16l(図28参照)の開口部22、36aと同様の開口部22、36aを開口絞り16uに形成し、開口絞り16lの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16vに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16m(図31参照)の開口部22、36bと同様の開口部22、36bを開口絞り16uに形成し、開口絞り16mの開口部24c1〜24c4と同様の開口部24c1〜24c4を開口絞り16vに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16n(図34参照)の開口部22、36cと同様の開口部22、36cを開口絞り16uに形成し、開口絞り16nの開口部24b1〜24b4と同様の開口部24b1〜24b4を開口絞り16vに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16o(図37参照)の開口部22、36と同様の開口部22、36を開口絞り16uに形成し、開口絞り16oの開口部24b1〜24b6と同様の開口部24b1〜24b6を開口絞り16vに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16p(図38参照)の開口部22、36と同様の開口部22、36を開口絞り16uに形成し、開口絞り16pの開口部24b1〜24b8と同様の開口部24b1〜24b8を開口絞り16vに形成するようにしてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その2)では、第1回目の露光において図42(a)に示す開口絞り16wを用い、第2回目の露光において図42(b)に示す開口絞り16xを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図42(b)に示す開口絞り16xを用い、第2回目の露光において図42(a)に示す開口絞り16wを用いてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その2)では、開口絞り16k(図27参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16kの開口部24b1〜24b4、36と同様の開口部24b1〜24b4、36を開口絞り16xに形成する場合を例に説明したが、開口絞り16l(図28参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16lの開口部24b1〜24b4、36aと同様の開口部24b1〜24b4、36aを開口絞り16xに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16m(図31参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16mの開口部24c1〜24c4、36bと同様の開口部24c1〜24c4、36bを開口絞り16xに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16n(図34参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16nの開口部24b1〜24b4、36cと同様の開口部24b1〜24b4、36cを開口絞り16xに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16o(図37参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16oの開口部24b1〜24b6、36と同様の開口部24b1〜24b6、36を開口絞り16xに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16p(図38参照)の開口部22と同様の開口部22を開口絞り16wに形成し、開口絞り16pの開口部24b1〜24b8、36と同様の開口部24b1〜24b8、36を開口絞り16xに形成するようにしてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その3)では、第1回目の露光において図43(a)に示す開口絞り16yを用い、第2回目の露光において図43(b)に示す開口絞り16zを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図43(b)に示す開口絞り16zを用い、第2回目の露光において図43(a)に示す開口絞り16yを用いてもよい。
また、第4実施形態の変形例(その3)では、開口絞り16k(図27参照)の開口部22、24b1〜24b4と同様の開口部22、24b1〜24b4を開口絞り16yに形成し、開口絞り16kの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16zに形成する場合を例に説明したが、開口絞り16l(図28参照)の開口部22、24b1〜24b4と同様の開口部22、24b1〜24b4を開口絞り16yに形成し、開口絞り16lの開口部36aと同様の開口部36aを開口絞り16zに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16m(図31参照)の開口部22、24c1〜24c4と同様の開口部22、24c1〜24c4を開口絞り16yに形成し、開口絞り16mの開口部36bと同様の開口部36bを開口絞り16zに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16n(図34参照)の開口部22、24b1〜24b4と同様の開口部22、24b1〜24b4を開口絞り16yに形成し、開口絞り16nの開口部36cと同様の開口部36cを開口絞り16zに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16o(図37参照)の開口部22、24b1〜24b6と同様の開口部22、24b1〜24b6を開口絞り16yに形成し、開口絞り16oの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16zに形成するようにしてもよい。また、開口絞り16p(図38参照)の開口部22、24b1〜24b8と同様の開口部22、24b1〜24b8を開口絞り16yに形成し、開口絞り16pの開口部36と同様の開口部36を開口絞り16zに形成するようにしてもよい。
また、第6実施形態では、第1回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用い、第2回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用い、第3回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用い、第2回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用い、第3回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用いてもよい。また、第1回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用い、第2回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用い、第3回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用いてもよい。また、第1回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用い、第2回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用い、第3回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用いてもよい。また、第1回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用い、第2回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用い、第3回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用いてもよい。また、第1回目の露光において図45(c)に示す開口絞り40cを用い、第2回目の露光において図45(b)に示す開口絞り40bを用い、第3回目の露光において図45(a)に示す開口絞り40aを用いてもよい。
また、第6実施形態の変形例(その1)では、第1回目の露光において図46(a)に示す開口絞り40dを用い、第2回目の露光において図46(b)に示す開口絞り40eを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図46(b)に示す開口絞り40eを用い、第2回目の露光において図46(a)に示す開口絞り40dを用いてもよい。
また、第6実施形態の変形例(その2)では、第1回目の露光において図47(a)に示す開口絞り40fを用い、第2回目の露光において図47(b)に示す開口絞り40gを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図47(b)に示す開口絞り40gを用い、第2回目の露光において図47(a)に示す開口絞り40fを用いてもよい。
また、第6実施形態の変形例(その3)では、第1回目の露光において図48(a)に示す開口絞り40hを用い、第2回目の露光において図48(b)に示す開口絞り40iを用いる場合を例に説明したが、第1回目の露光において図48(b)に示す開口絞り40iを用い、第2回目の露光において図48(a)に示す開口絞り40hを用いてもよい。
以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下のようになる。
(付記1)
斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、輪帯状の第1の開口部が形成され、前記第1の開口部の周辺に複数の第2の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口絞りは、前記第1の開口部を囲むように形成された、輪帯状の第3の開口部を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記3)
付記1又は2記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部の数は4個以上である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記4)
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口部の面積と、前記複数の第2の開口部の面積の総和とは、互いにほぼ等しい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記5)
付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部の直径は、前記第1の開口部の外径より小さい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記6)
付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部は、前記第2の開口部のうちの一部が前記開口絞りの有効範囲からはみ出すように配されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7)
付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部は、前記開口絞りの有効範囲内に配されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記8)
付記1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口部の周辺における前記複数の第2の開口部の間に、第3の開口部が更にそれぞれ形成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記9)
付記8記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の開口部のうちの一部が前記第1の開口部内に位置している
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記10)
付記8記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の開口部の直径は、前記第2の開口部の直径より小さい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記11)
付記2記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部が前記第3の開口部の外側に位置している
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記12)
付記2記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部のうちの一部が前記第3の開口部内に位置している
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記13)
付記2記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2の開口部は、前記第3の開口部の内側に位置している
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記14)
付記2記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口絞りは、前記第1の開口部の内側に形成された第4の開口部を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記15)
斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、中心部に輪帯状の第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;周辺部に複数の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記16)
付記15記載の半導体装置の製造方法において、
前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部が形成された第3の開口絞りを用いて露光を行う工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記17)
付記15記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1の開口絞りは、前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記18)
斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、第1の開口部が形成され、前記第1の開口部を囲むように輪帯状の第2の開口部が形成され、前記第2の開口部を囲むように輪帯状の第3の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記19)
斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第2の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部が形成された第3の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記20)
付記1乃至19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記レチクルは、前記パターンの近傍に配されたアシストパターンを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法で用いられる露光装置を示す概念図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法で用いられる開口絞りを示す平面図である。 ハーフトーン型位相シフトマスクの原理を示す概念図である。 パターンのピッチと焦点深度との関係を示すグラフ(その1)である。 輪帯照明絞りと四重極照明絞りとを示す平面図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。 補助パターンが形成されたレチクルを示す平面図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第1実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その4)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その1)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その2)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その3)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第2実施形態による半導体装置の製造方法の変形例(その4)において用いられる開口絞りを示す平面図である。 従来の輪帯照明用の開口絞りを示す平面図である。 パターンのピッチと焦点深度との関係を示すグラフである。 ホールを形成するためのパターンのレイアウトを示す平面図である。 近接効果補正のための補助パターンを設けた場合を示す平面図である。 パターンが正方格子状に配列されたレチクルを示す平面図である。 正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。 通常の開口絞りを示す平面図である。 パターンが斜め方向に配列されたレチクルを示す平面図である。 斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフである。 本発明の第3実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第3実施形態の変形例(その1)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その1)である。 斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その1)である。 本発明の第3実施形態の変形例(その2)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その1)である。 斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その2)である。 本発明の第3実施形態の変形例(その3)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 正方格子状に配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その1)である。 斜めに配列されたパターンを転写する場合におけるスペースの寸法と焦点深度との関係を示すグラフ(その2)である。 本発明の第3実施形態の変形例(その4)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第3実施形態の変形例(その5)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第3実施形態の変形例(その6)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第4実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第4実施形態の変形例(その1)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第4実施形態の変形例(その2)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第4実施形態の変形例(その3)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第5実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第6実施形態による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第6実施形態の変形例(その1)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第6実施形態の変形例(その2)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。 本発明の第6実施形態の変形例(その3)による半導体装置の製造方法において用いられる開口絞りを示す平面図である。
符号の説明
12…光源
14…フライアイ
15…石英乾板
16、16a〜16z…開口絞り
17…金属薄膜パターン
18…レチクル(マスク)
18a…開口部(パターン)
19…投影レンズ
20…半導体基板
21…補助パターン
22、22a、22b…開口部
24a1〜24a4…開口部
24b1〜24b8…開口部
26a1〜26a4…開口部
26a1〜26a4…開口部
28a1〜28a4…開口部
30a1〜30a4…開口部
32…層間絶縁膜
34…フォトレジスト膜
36、36a〜36e…開口部
40、40a〜40i…開口絞り
116…開口絞り
118a〜118c…パターン
121…補助パターン
122…開口部
124…開口絞り
126…開口部

Claims (10)

  1. 斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
    前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、輪帯状の第1の開口部が形成され、前記第1の開口部の周辺に複数の第2の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記開口絞りは、前記第1の開口部を囲むように形成された、輪帯状の第3の開口部を更に有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2の開口部の数は4個以上である
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2の開口部のうちの一部が前記第3の開口部内に位置している
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記開口絞りは、前記第1の開口部の内側に形成された第4の開口部を更に有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
    前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、中心部に輪帯状の第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;周辺部に複数の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
    前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部が形成された第3の開口絞りを用いて露光を行う工程を更に有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
    前記斜入射照明を用いた露光を行う工程では、第1の開口部が形成され、前記第1の開口部を囲むように輪帯状の第2の開口部が形成され、前記第2の開口部を囲むように輪帯状の第3の開口部が形成された開口絞りを用いて露光を行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 斜入射照明を用いた露光を行うことにより、レチクル上に形成されたパターンを半導体基板上に転写する工程を有する半導体装置の製造方法において、
    前記斜入射照明を用いた露光を行う工程は、第1の開口部が形成された第1の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第1の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第2の開口部が形成された第2の開口絞りを用いて露光を行う工程と;前記第2の開口部の外径より内径が大きい輪帯状の第3の開口部が形成された第3の開口絞りを用いて露光を行う工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記レチクルは、前記パターンの近傍に配されたアシストパターンを更に有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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